結合實際分析病險水庫設計及滲漏處理的相關問題

羅冬梅，楊代璇

(1.黔東南州水利局，貴州黔東南州556000;2.黔東南州水利水電勘察設計院，黔東南州556000)

結合實際分析病險水庫設計及滲漏處理的相關問題

羅冬梅1，楊代璇2

(1.黔東南州水利局，貴州黔東南州556000;2.黔東南州水利水電勘察設計院，黔東南州556000)

隨著社會的發(fā)展，國家對水利事業(yè)投入更多的關注，相關病險庫水庫的治理得到了進一步的重視，對于病險水庫的治理理念逐漸提升。在水利工程中，大壩的設計和滲漏處理是工程的關鍵，也是保障工程最終順利投入使用的重要前提，因此設計工作必須對設計人員進行嚴格要求，無論是在專業(yè)知識上和設計經驗上。主要是結合水庫大壩除險加固設計的相關問題進行分析探討，并提出其滲漏處理的相關方法。

水工建筑;大壩設計;滲漏處理;分析;探討

1 工程概況

水庫位于縣東南部，壩址距最近的鄉(xiāng)2 km，河谷形狀呈“V”型，兩岸坡度在36°～40°之間。工程樞紐由均質土壩、岸坡開敞式溢洪道、壩體放水涵洞組成。該工程總庫容213萬m3(其中興利庫容162萬m3，死庫容6萬m3)，是一座主要以農業(yè)灌溉為主(灌溉面積233.33 hm2)，兼有鄉(xiāng)村防洪、供水、水產養(yǎng)殖等綜合效益的小(1)型水利工程。通過相關的數據及報告，對本次工程設計做出下列措施及方案。

2 大壩壩坡及壩頂設計

2.1 壩頂構造設計

復核壩頂高程高于原壩頂高程，加上現狀壩頂高程的安全超高不能滿足規(guī)范安全超高要求，本次設計決定采用增設防浪墻來滿足壩頂高程的要求，原壩頂高程543.79 m。鋪設0.2 m泥結碎石，并碾壓密實，壩頂高程為544.00 m，防浪墻高1.2 m，墻頂高程為545.20。防浪墻厚0.3 m，鋼筋混凝土結構，分縫長度為15 m，瀝青砂漿填縫。壩頂采用0.2 m厚泥結石路面，單面排水，坡度2%，傾向下游。壩頂除除加固大樣圖見圖1。

圖1 壩頂除險加固大樣圖

2.2 大壩壩坡排水設計

下游采用草皮護坡，為避免雨水漫流沖刷壩坡，加固和完善下游壩坡排水設施。原下游壩面只設沿壩坡周邊的縱向排水溝和排水棱體頂部的水平排水溝，下游壩坡的馬道都未設排水設施，暴雨時造成壩面局部沖刷嚴重，需增設馬道水平排水溝，以便集中排除壩面集水，斷面尺寸0.3 m×0.3 m。另對已設沿壩坡周邊的縱向排水溝和排水棱體頂部的水平排水溝，由于沉降變形開裂，作混凝土置換加固處理，縱、橫排水溝相互連通。

3 大壩防滲加固設計

3.1 防滲方案選擇

水庫始建于1974年，建壩過程中清基未清到基巖。當時施工工藝、施工方法等落后造成土壩碾壓不密實、均勻，大壩壩體滲透系數為6.77×10-4cm/s，大于《碾壓式土石壩設計規(guī)范(SL 274—2001)中關于均質壩滲透系數≤1×10-4cm/s的要求。大壩經多年運行后沿建壩基結合面形成了漏水通道。右壩肩風化層及白云巖裂隙形成滲水通道，向下游滲水，形成右壩肩的繞壩滲漏。水庫沿中等透水帶產生壩基滲漏和繞壩滲漏。滲漏出水點主要分布在壩腳一帶，當庫水位為537.6 m時，滲漏量為22.1 L/s，壩面凸凹現象均為壩體滲漏引起的變形，也說明壩體滲漏是嚴重的，且滲漏量有加大的趨勢，可見大壩已存在因滲漏導致的嚴重不安全隱患，影響大壩安全運行。

由于土工膜防滲方案目前技術較成熟，效果較可靠，并有類似工程的成功經驗。經綜合分析比較，本次設計推薦采用土工膜防滲方案。

上游全部清除壩面原護坡風化塊體，并碾壓密實沿修整后的壩周邊開挖趾槽至較完整基巖，然后澆筑C15混凝土趾墻，趾墻斷面≥1.5 m×2 m(視實際開挖基礎深度而定)，趾墻澆筑預留土工膜嵌槽，分二期澆筑。在修整后的壩面鋪0.1 m厚的細砂墊層，然后平鋪“二布一膜”，膜上用20 cm厚中砂保護層，其上再用混凝土預制塊護面。土工膜與周邊的趾墻和防浪墻咬接嵌固。

3.2 土工膜防滲設計

土工膜采用“二布一膜”土工復合材料，要求膜采用聚氯乙烯(PVC)，膜厚0.6 mm，兩側土工織物為500 g/m2。先將土工膜與嵌槽一期混凝土相接，并將土工膜延長回折3次，隨后澆筑趾墻二期混凝土。

在修整后的壩面鋪0.1 m厚的細砂土墊層，然后平鋪“二布一膜”，膜上用20 cm厚中砂保護層，其上再用混凝土預制塊護面。

在壩坡上沿壩軸線方向設3道防滑鍵槽，鍵槽尺寸110 cm×60 cm，將土工膜埋入槽內，用C15混凝土預制塊作壓枕。

土工膜的施工工藝及要求按《土工合成材料應用技術規(guī)范》(GB 50290—98)執(zhí)行。大壩橫剖面圖見圖2。

圖2 大壩橫剖面圖

4 壩基、壩肩及庫區(qū)的滲漏處理

4.1 壩基(肩)滲漏處理

根據工程經驗，水庫經過多年運行，壩前淤積較嚴重，加上死水位較高，水庫很難放空，使得壩踵的截水墻施工難度大。臨時工程費較高，為此，設計針對壩踵的截水墻作出上墻下幕”方案設計，沿上游迎水面壩坡528.5 m高程位置截水墻與基巖之間土體利用高壓擺噴設防滲墻。

“上墻下幕”方案設計:鑒于庫內淤積較嚴重，開挖方量較大，且基坑開挖控制不好易引起上游壩坡失穩(wěn)。建議采用“上墻下幕”的方法處理上游坡腳處防滲帷幕。

具體為:在上游壩坡528.5 m高程處設平行于壩軸線的截水墻(淺開挖)。對截水墻與基巖之間土體采用高壓擺噴施工工藝修建防滲墻，再在防滲墻下進行單排孔法的帷幕灌漿。對于整個防滲體系則為:528.5 m高程處的“上墻下幕”接該高程以上壩面土工膜，兩岸壩趾處建截水墻及防滲帷幕，然后向兩岸延伸。

4.2 截水墻“上墻下幕”的施工工藝設計

4.2.1 “上墻”

在截水墻下與基巖之間土體利用高壓擺噴設防滲墻。暫定以下設計參數，具體施工前應對528.5 m前后壩土取樣作土工試驗及作原位測試，以便確定壩土抗剪參數，結合壩土抗剪參數作現場擺噴試驗，最終合理確定灌漿參數。

1)擺噴墻為折線結構，孔(樁)深以進入基巖0.5 m為控制，共計77孔(樁)，孔(樁)深按17.3 m(其中穿過混凝土0.5 m)計，防滲面積 62 m ×16.8 m=1 041.6 m2。

2)設計參數:三重管，樁經 D≥1.0 m，樁距 L=0.8 m，折角25°，擺角 30°(± 15°)，搭接長度≥20 cm，防滲墻厚度≥15～30 cm，平均厚度20 cm。

3)漿材及配比:P.O32.5以上等級普通硅酸鹽水泥，純水泥漿，水灰比(0.6 ～0.7)∶1，比重1.6 ～1.7，地下水較豐富時摻2%～3%的水玻璃。

4)防滲墻范圍:高于死水位高程處，在290 m位置長110 m，高10.5 m(嵌入基巖0.5 m)。

5)檢查:采用注水試驗，滲透系數＜10-6cm/s合格，取樣作土工試驗(特別是作滲透試驗)，取芯作立方體抗壓試驗，開挖試坑檢查。

4.2.2 “下幕”及兩岸截流墻帷幕灌漿

“下幕”指“上墻”下的帷幕灌漿，上墻施工完28 d后，沿上墻布設一排帷幕孔，穿過“上墻”進入基巖15 m，對基巖進行帷幕灌漿處理。

帷幕灌漿施工工藝如下:

1)防滲帷幕線沿上游壩坡528.5 m高程處布設然后向兩岸沿伸。

2)帷幕灌漿孔為單排孔，以q＜5 Lu為帷幕下限，孔深按15 m計。灌漿孔共計62個，總進尺1 382.4 m，有效進尺919.2 m(基巖段)，無效進尺 463.2 m。

3)帷幕灌漿鉆孔位置與設計位置的偏差≤10 cm，鉆孔口徑≥75 mm，鉆孔孔底最大允許偏差值≤0.5 m。分3序次鉆孔，1序次孔距12 m，2序次孔距6 m，3序次孔距3 m，采用金剛石鉆頭鉆進，并一次成孔。

4)采用自下而上分段的孔底循環(huán)灌漿，灌段長一般為5～6 m，基巖完整或拴不死時可適當增長，但應≤8 m。灌漿壓力:0.2～0.5 MPa。采用純水泥漿灌注，吸漿量特大時經設計認可，在監(jiān)理的控制下適當加砂。

4.3 庫區(qū)滲漏及處理

水庫兩岸山體高而雄厚，地下水豐富，且出露點較高，為地下水補給庫水，區(qū)內地層無斷層切割破壞，完整性好。并經長期蓄水觀察水庫不存在向鄰谷滲漏問題，成庫條件好。為使庫區(qū)穩(wěn)定，應對表面進行植被恢復，種植根系發(fā)達的草種或喬木，同時對整個庫周進行種樹、種草，保持水土，穩(wěn)定庫岸。

5 結語

在水利工程中，大壩的設計和滲漏處理是工程的關鍵，也是保障工程最終順利投入使用的重要前提，因此設計工作必須對設計人員進行嚴格要求，無論是在專業(yè)知識上和設計經驗上。所以設計人員們應該不斷地提升自己地專業(yè)知識，并結合實際情況進行分析探討，從而更好地做好這項工作。

［1］中華人民共和國水利部.SL 189—96小型水利水電工程碾壓式土石壩設計導則［S］.北京:中國水利水電出版社，1997:39-40.

［2］史鵬，焦鳳磊.中小型病險水庫的現狀及除險加固措施［J］.現代農業(yè)科技，2008(12):70-71.

［3］尹紅蓮.堤壩防滲技術試驗研究［D］.南京:河海大學，2004:98-99.

［4］牛運光.病險水庫加固實例［M］.北京:中國水利水電出版社，2000:50.

TV641.2

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1007-7596(2012)09-0079-02

2012-09-11

羅冬梅(1973-)，女，貴州鎮(zhèn)遠人，工程師，從事水工設計方面工作;楊代璇(1977-)，女，貴州鎮(zhèn)遠人，工程師，從事水工設計方面工作。